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新浪科技:如何在太空中做手术?从漂浮的内脏到“粘稠”的血液新浪科技2020-08-10 09:47:120阅

【北京联盟摘要_新浪科技:如何在太空中做手术?从漂浮的内脏到“粘稠”的血液新浪科技2020-08-10 09:47:120阅】火星与地球之间的最近距离也有5460万公里,相比之下,国际空间站轨道距离地球仅400公里。如果在国际空间站上发生外科急症的情况,一般程序是在实时通讯的协助下,先稳定患者,然后将他们送回地球。但是这个方法在火星任务中行不通,因为将患者送回地球的话,


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图1/4新浪科技讯 北京时间8月10日消息 , 年初 , 有报道称一名宇航员在太空执行任务时 , 颈部出现可能危及生命的血栓 , 最后好在地球上的医生成功用药物帮助该宇航员治疗颈部血栓 , 避免了手术风险 。 但考虑到航天机构和私人航天公司决心要在未来几十年内把人类送上火星 , 下一次再遇到这样的情况时 , 我们可能就没那么幸运了 。
事实上 , 外科急症是人类太空旅行的一个主要挑战 。 但是在过去数年中 , 太空医学研究人员已经提出各种想法 , 从外科手术机器人到3D打印机等等 , 希望能解决这个难题 。
火星与地球之间的最近距离也有5460万公里 , 相比之下 , 国际空间站轨道距离地球仅400公里 。 如果在国际空间站上发生外科急症的情况 , 一般程序是在实时通讯的协助下 , 先稳定患者 , 然后将他们送回地球 。 但是这个方法在火星任务中行不通 , 因为将患者送回地球的话 , 少则要几个月多则数年 , 而且沟通可能也会有20分钟以上的延迟 。
除了距离这个问题外 , 往返火星以及在火星上时所面临的极端环境包括:微重力、高辐射水平以及密闭的加压舱或防护服 。 这会给宇航员的身体带来压力 , 需要较长时间去适应 。
我们已经知道 , 太空旅行会改变宇航员的细胞、血压调节和心脏功能 , 它也会影响人体的体液分布 , 使骨骼疏松、肌肉松弛 , 太空旅行人员同样也可能更容易被感染 , 所以 , 仅从手术的适应性方面来看 , 受伤或身体不适的宇航员已经处于生理劣势 。
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图2/4宇航员克里斯·哈德菲尔德在国际空间站使用心脏实验室漂浮的内脏
在微重力下做手术其实是可能的 , 而且也已经尝试过 , 只不过不是在人类身上 。 宇航员已经成功在微重力环境下修复大鼠尾巴 , 给动物做腹腔镜手术(一种用于检查和修复腹部内器官的微创手术) 。 这些手术带来了新的创新和改进 , 比如磁化手术工具 , 让它们吸附在桌子上;以及固定“太空外科医生” 。
但还有一个问题是 , 在开腹手术期间 , 肠子会四处漂浮 , 模糊手术视野 。 为了解决这个问题 , 太空旅行者可以选择微创手术 , 比如小切口手术 , 理想情况下 , 使用摄像头和工具通过小切口在患者内腔内进行手术 。
最近 , 外科医生在一次抛物线“零重力”飞行过程中 , 在假腹部上完成了一台腹腔镜手术 , 成功止住创伤性出血 。 但他们表示 , 如果对同船宇航员实施这样的手术 , 心理上会有很大压力 。
另外 , 在太空和火星上 , 体液流动也会不一样 。 由于表面张力 , 静脉血液可能会附着在手术器械上 。 漂浮的液滴也有可能形成水流 , 影响外科医生的视线 , 这当然是我们不希望看到的 。 密闭船舱内的空气循环也会带来感染的风险 。 对此 , 外科气泡和可排斥血液的手术工具或许有帮助 。
研究人员已经开发并在微重力环境下测试了各种手术隔离舱 。 比如 , NASA之前评估过一个密闭的系统 , 该系统包括一个带有手臂端口的透明塑料手术顶蓬 , 旨在防止污染 。
但是在绕轨道飞行或定居火星时 , 理想情况下 , 我们仍需要一个假设的“外伤救治舱” , 具备辐射屏蔽、外科手术机器人、高级生命支持系统和隔离系统等功能 。 它将是一个专用舱 , 带有过滤空气供应和一台协助诊断与治疗的计算机 。
机器人和3D打印
迄今为止 , 在太空实施手术的经验表明 , 大量的辅助设备必不可少 。 但是 , 对于踏上火星之旅的船员来说 , 这是一种奢侈 , 因为火箭无法运载这么多的设备 。 因此 , 有人建议 , 不妨在火星上就地取材 , 用3D打印机制作手术工具 。
先前没有任何手术经验的人员已经成功测试过这些3D打印的工具 , 像做手术那样切割和缝合材料(当然不是人类身体) 。 使用3D打印工具(如毛巾夹、手术刀柄和有齿镊)完成任务的时间和正常情况下所需的时间 , 相差不大 。
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图3/4火星定居点可能需要一个外伤救治舱机器人手术是另一个选择 。 机器人手术在地球上已经较为常见 , 而且研究人员也为星际旅行测试过机器人手术 。 NASA在佛罗里达礁岛群的水瓶座水下实验室内正开展一系列极端环境任务 。 在NEEMO 7任务期间 , 研究人员从另一个实验室控制机器人 , 成功做了一台手术 , 从假体上摘除假胆囊和肾结石 。 但是 , 太空通讯中的延迟对远程控制而言是一大挑战 。 理想的话 , 手术机器人需要自动实施手术 。
【新浪科技:如何在太空中做手术?从漂浮的内脏到“粘稠”的血液新浪科技2020-08-10 09:47:120阅】虽然对于未来火星任务期间可能发生的外科急症 , 目前研究人员已经做了大量研究和准备工作 , 但仍存在许多未知 , 尤其在涉及到诊断和麻醉时 。 最终 , 预防胜过手术 。 所以 , 挑选健康的宇航员并开发保护宇航员所需的工程解决方案 , 才是最好的办法 。 (匀琳)

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